近日，中國科學院生物物理研究所徐平勇研究組開發出普適性強的內源蛋白標記技術ANGEL，解決了無熒光小肽基因敲入時無法進行高通量篩選的問題。
ALFA標簽是僅含13個氨基酸的理性設計標簽，具有優異的化學穩定性。研究團隊發現，與ALFA標簽特異性結合的，高親和力納米抗體NbALFA的穩定性，依賴于ALFA標簽：在無ALFA肽段時，NbALFA可被部分降解；當細胞內ALFA標簽水平升高時，NbALFA信號增強。
基于這一特性，科研團隊開發了小肽基因敲入可視化和快速篩選新技術，并命名為ANGEL。ANGEL技術對NbALFA進行定向進化改造，獲得突變體mutNbALFA。該突變體在無ALFA標簽時快速降解，而在ALFA標簽存在時產生強熒光信號。這種“抗原穩定抗體”特性使ALFA標簽基因敲入細胞克隆，能夠通過熒光信號增強被高效識別。此后，團隊構建出NbALFA-熒光蛋白融合體整合到基因組中的穩定細胞系，確保在沒有ALFA標簽時NbALFA表達水平均一。團隊利用CRISPR技術，將ALFA標簽敲入目標基因位點，檢測NbALFA-熒光蛋白信號變化，以篩選編輯細胞。
ANGEL技術展現出適用性，可內源標記CKAP4、SEC61B、RTN4、Vimentin、核孔蛋白NUP96/NUP35、組蛋白H2BC21、CBX1、核纖層蛋白LMNA、肌動蛋白，以及分子量達264 kDa的核斑核心蛋白SON等。更重要的是，在天然細胞環境中，研究人員利用標簽，同步實現了精準內源蛋白標記、串聯標簽信號放大、蛋白動態實時示蹤、靶向降解誘導、蛋白互作網絡解析五大功能整合。
同時，ANGEL技術可擴展到其他小肽的內源蛋白標記，將一個或多個小肽標簽寫入基因組特定位點。通過熒光納米抗體實現內源蛋白多色標記，適用于不同組織深度的成像需求，還能夠兼容多種成像模式。
這一技術為探討內源蛋白的生物學功能，提供了實時可靠的“一站式”平臺，克服了傳統過表達系統的局限性，為蛋白質功能研究和藥物開發開辟了新途徑。同時，該技術有望提升科研人員對蛋白質動態調控網絡的認知，為精準醫學研究提供工具。
8月29日，相關研究成果發表在《自然-化學生物學》（Nature Chemical Biology）上。研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、中國科學院戰略性先導科技專項等的支持。
論文鏈接
ANGEL流程示意圖
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